浅析建筑电气设计的特点与节能

张秋

深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司南京分公司 江苏 南京 210000

前言

高层建筑的整体结构和设计有更高的要求。特别是在当前绿色环保理念的倡导下，高层建筑的设计和施工应坚持环境保护和节能原则，引领建筑业的发展。高层建筑电气设计要求设计者结合具体建筑的特点进行科学合理的电气规划设计，并在整个设计过程中采取有效措施，确保选举的合理性和科学性的设计。

1 高层建筑电气设计的主要内容

1.1 配电系统设计

①中国高层建筑一般采用10kV标准电源同时供电，采用单母线进行高压分段。配电系统计费方式是高供高计，在建筑低压配电系统旁边也安装计费电度表，采用两部电价法。②高层建筑中单变压器的容量一般在1000kVA以上，以减少变压器的数量。在变压器中部设置接触开关，以限制低压侧的短路电流。再次，高压线和低压线一般都是采用的放射式系统，而高层建筑楼层配电则是采用的混合式系统，高层建筑竖井多是采用插接式的母线槽，水平干线一般采用的全塑电缆。

1.2 供电电源和电压的选择

高层建筑具有建筑面积大、事故多的特点。高层建筑有两个以上独立的电源，以保证建筑电源的可靠性和安全性。这些电源一般都是同时供电，互为备用电源，很多高层建筑还安装了柴油发电机组，确保在停电的15min之后恢复供电，保证建筑在照明、电器使用、电梯设备以及消防设备方面的正常供电，我国高层建筑的标准电压等级都是10kV。此外，电气设计人员还要对建筑电力负荷进行计算，对电气设备的选择提供依据，电力负荷计算一般是采用需要系数法和负荷密度法。

1.3 电气设备选型

高层建筑中有许多电气设备，包括高压开关设备、低压配电屏、电力变压器、应急发电机组和照明系统等，将变配电室设在建筑主楼的地下层，低压配电屏都要设置成抽屉式，大容量出线要做成手车式，电力变压器要避免油浸电力变压器的使用，达到建筑防火的目的。

1.4 其他方面的设计

①建筑物的防雷和接地。在高层建筑电气设计中，应做好金属管道的接地工作，电气设备保护接地、工作接地以及防雷接地都是相互结合的，接地电阻一般都在4Ω以下，在均衡电位的基础上提高建筑的安全性。②电梯的设计。③消防灭火系统的设计，高层建筑电气消防系统包括火灾自动报警及联动控制系统、防火门监控系统、消防电源监控系统、燃气报警系统、漏电火灾监控系统等，高层建筑电气消防用电设计的问题众多，需要电气设计人员进行精心的设计[1]。

2 高层建筑电气设计与节能对策

2.1 供配电系统功率因数的提高

①提高配电系统的功率因数，有利于发电机的容量的利用率，最大限度地减少无功功率的损失，从而达到建筑电气节能的最终目的。在提高供配电系统功率因素时，首先要注意自然功率因素的提高，可以通过选择高效的异步电机、调整工艺的流程和改善机电设备的运行状况，在生产工艺条件允许的情况下，采用同步电动机代替异步电动机和避免电力变压器轻载运行方式来实现。②用户经常使用的无功补偿装置，如手动补偿和并联电容器，能有效地减少无功功率的损耗。同时电气设计人员在设计过程中还需要注意尽量使用高低压柜分散补偿和集中补偿两种补偿方式，同时根据建筑电气设计的具体情况，进行具有针对性、科学性的设计。

2.2 线路电能损耗的减少

高层建筑的功率损耗的一个重要方面是线路的功率损耗，电气设计人员应根据机械长度、电压和发热条件造成的损耗，科学选择低压线路截面。最大限度地降低线路造成的损耗，同时要注意线路的导线要尽量选择电阻率较小的材质，例如铜芯导线和铝线。在设计的过程中应该尽量使导线长度减少，布线是应尽可能少的走弯路和回头路，变压器和负荷中心应在彼此附近，最大限度的缩短供电的距离，减少线路电能的损耗。

2.3 加强照明节能设计

建筑电气设计人员在照明系统设计时，应注意尽量选择高效光源，光源能效不宜低于相应能效标准的节能评价值，有条件时尽量采用LED光源。在室内场所尽量使用低功率荧光灯或高压钠灯等照明设备。道路照明设备或者室外照明设备尽量使用金属卤化物等或者大功率高压钠灯等照明设备。此外，设计人员还可以光通比例高、反射系数高以及配光特性稳定的灯具，要合理的设计照明方案，最大程度的利用自然光，在建筑中尽量设置定时开关、节电开关和调光器，建筑室外照明可以利用光电控制器，尽量设置开关控制的插座，从而更好地实现节能。

2.4 建筑配电系统节能设计及无功补偿装置

首先，配电系统的设计应该根据电气设备的距离、容量和特性来确定。负荷中心和变电站应尽可能接近。这样不仅节省了电缆材料，还降低了电能的损耗。电气设计人员要合理的选择变压器的台数和容量，利用变压器能适应季节变化，灵活投切等特点，达到把电能损耗降到最低的目的。

2.5 电气设备节能措施

建筑设计中，关于电气设备的节能方面要注意这样几个方面：①电动机应采用高效节能产品，其能效应符合《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》GB18613节能评价值的规定。②风机、水泵、电梯传动系统采用先进控制系统的变频变压控制，以明显地减少能耗[2]。

3 结束语

总之，经济发展和城市人口增长导致了城市高层建筑的快速发展，高层建筑具有巨大的建筑面积，对工程的设计和施工提出了挑战。高层建筑具有建筑面积大、建筑层次多、功能复杂的特点。高层建筑对电力有很强的依赖性，高层建筑电气设计的安全性、可靠性和经济性直接影响到高层建筑的安全使用和建筑能耗。建筑电气设计人员在建筑电气设计过程中应贯彻节能原则，选择关键电气设备，实现建筑的整体节能。